CN106813525A - 一种平板热管结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种平板热管结构及其制造方法，该平板热管结构包括本体，所述本体包括蒸发端盖板和冷凝端盖板，所述蒸发端盖板的周缘和所述冷凝端盖板的周缘密封连接以在所述蒸发端盖板和所述冷凝端盖板之间形成一个密封腔体，所述密封腔体填充工作流体，所述蒸发端盖板的内侧设置有第一多孔毛细结构层，所述冷凝端盖板的内侧设置有第二多孔毛细结构层，所述第二多孔毛细结构层上一体形成有多个朝所述蒸发端盖板凸起并连接到所述第一多孔毛细结构层的多孔毛细支撑回水结构。采用该平板热管结构,可大幅降低制造成本，并提升平板热管的传热性能。

Description

一种平板热管结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种平板热管结构及其制造方法。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，晶体管的集成度越来越高，芯片的发热量与日俱增，尤其是局部发热过大，热流分布不均的问题，严重影响到电子产品的稳定性，所以新型高效的电子散热技术逐渐倍受关注。平板热管是一项用于应对局部热流过高所产生的热点问题的新型热管技术，它具有与小热源接触，而热扩散面积大的特点而得到广泛应用。

目前制作平板热管过程为了避免产生凹陷及膨胀问题，现有技术主要采用增强平板热管内部机械强度的办法是外加支撑结构，如加入丝网，金属冲压片，金属柱等支撑柱焊接于上下两金属盖板。其一是使用扩散焊接设备及多次扩散焊接制作成本很高。其二这些方案均存在无法平衡支撑结构强度和工作液体回流不畅工作性能不稳定以及增加热传导阻抗从而降低了平板热管的性能。其三，这些传统方案在处理平板热管内部设置安装孔工艺时，无法在安装孔处布置支撑回水结构，而这个部位往往影响部分传热性能。因此传统平板热管的方案存在不少缺陷，为此，提出一种新型冷凝端之盖板与多孔毛细连同支撑回水结构一次一体烧结成型的平板热管可以有效解决传统平板热管性能不佳与制造成本居高不下难以兼顾的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种平板热管结构及其制造方法,大幅降低制造成本，并提升传热性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种平板热管结构，包括本体，所述本体包括蒸发端盖板和冷凝端盖板，所述蒸发端盖板的周缘和所述冷凝端盖板的周缘密封连接以在所述蒸发端盖板和所述冷凝端盖板之间形成一个密封腔体，所述密封腔体填充工作流体，所述蒸发端盖板的内侧设置有第一多孔毛细结构层，所述冷凝端盖板的内侧设置有第二多孔毛细结构层，所述第二多孔毛细结构层上一体形成有多个朝所述蒸发端盖板凸起并连接到所述第一多孔毛细结构层的多孔毛细支撑回水结构。

进一步地：

所述多孔毛细支撑回水结构为圆柱型、十字型或长条型。

所述多孔毛细支撑回水结构与所述第二多孔毛细结构层是一次性一体烧结而成的。

所述多孔毛细支撑回水结构与所述第二多孔毛细结构层是由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料一体式烧结成型。

多个所述多孔毛细支撑回水结构在所述第二多孔毛细结构层上等间隔排布成阵列。

所述蒸发端盖板在所述密封腔体内的表面上具有一个向所述蒸发端盖板外表面凸出的凹陷区域，所述第一多孔毛细结构层至少部分附着在所述凹陷区域上。

一种制作所述的平板热管结构的制造方法，包括以下步骤：

S1、提供所述蒸发端盖板与所述冷凝端盖板；

S2、在所述蒸发端盖板上一体烧结成型所述第一多孔毛细结构层；

S3、在所述冷凝端盖板上一次性一体烧结成型所述第二多孔毛细结构层以及多孔毛细支撑回水结构；

S4、将所述蒸发端盖板与所述冷凝端盖板组合成腔体，其中所述第一多孔毛细结构层与所述多孔毛细支撑回水结构的凸起前端经烧结连接为一体；

S5、在所述腔体内填充所述工作流体；

S6、对所述腔体作抽真空密封处理。

进一步地：

步骤S3包括以下步骤：

提供具有多个用于形成所述多孔毛细支撑回水结构的孔穴的烧结模具；

在所述烧结模具的所述孔穴内填充用于烧结成型所述多孔毛细支撑回水结构的材料；

在所述烧结模具上覆盖用于烧结成型所述第二多孔毛细结构层的材料，并在其上进一步覆盖所述冷凝端盖板，然后进行一次性一体烧结。

所述用于烧结成型所述多孔毛细支撑回水结构的材料为铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料，所述用于烧结成型所述第二多孔毛细结构层的材料为金属编织网和/或铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料。

所述烧结模具为石墨烧结模具。

本发明的有益效果：

本发明提供一种高性能低成本的平板热管结构及其制造方法，将冷凝端盖板上第二多孔毛细结构层与多孔毛细支撑回水结构一体成型,相比传统方案，本发明大幅降低平板热管结构的制造成本，并提升传热性能。具体来说，所述冷凝端盖板与多孔毛细结构层连同支撑回水结构是一体成型结构，可一次性一体烧结而成，采用此方案，制作平板热管结构时，可将传统的冷凝端盖板及其毛细结构烧结结合与放置支撑结构及回水结构的繁琐低效率的两个制程进行合并，大幅度降低了生产成本及提高生产效率。由于本发明是将冷凝端盖板、多孔毛细结构层与支撑回水结构一体成型，进而大幅提升了工作流体的循环效率，解决了传统结构回水不畅的问题。减少了传热阻抗同时也大幅提升了均温板的传热性能。

附图说明

图1为本发明平板热管结构一种实施例的蒸发端盖板与冷凝端盖板的结构示意图。

图2为本发明平板热管结构一种实施例的分解结构图；

图3为本发明平板热管结构一种实施例的冷凝端盖板的制作示意图；

图4为本发明平板热管结构一种实施例的冷凝端盖板结构示意图；

图5a至图5c分别为冷凝端盖板上的三种形状的支撑回水结构示意图；

图6为本发明平板热管结构一种实施例的制作方法流程图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1至图4，在一种实施例中，一种平板热管结构，包括本体，所述本体包括蒸发端盖板1和冷凝端盖板3，所述蒸发端盖板1的周缘和所述冷凝端盖板3的周缘密封连接以在所述蒸发端盖板1和所述冷凝端盖板3之间形成一个密封腔体，所述密封腔体填充工作流体，所述蒸发端盖板1的内侧设置有第一多孔毛细结构层2，所述冷凝端盖板3的内侧设置有第二多孔毛细结构层4，所述第二多孔毛细结构层4上一体形成有多个朝所述蒸发端盖板1凸起并连接到所述第一多孔毛细结构层2的多孔毛细支撑回水结构5。

如图5a至图5c所示，在各种实施例中，所述多孔毛细支撑回水结构5可以为圆柱型、十字型或长条型等结构。

在优选的实施例中，所述多孔毛细支撑回水结构5与所述第二多孔毛细结构层4是一次性一体烧结而成的。

在优选的实施例中，所述多孔毛细支撑回水结构5与所述第二多孔毛细结构层4是由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料一体式烧结成型。

在优选的实施例中，多个所述多孔毛细支撑回水结构5在所述第二多孔毛细结构层4上等间隔排布成阵列。

在优选的实施例中，所述蒸发端盖板1在所述密封腔体内的表面上具有一个向所述蒸发端盖板1外表面凸出的凹陷区域，所述第一多孔毛细结构层2至少部分附着在所述凹陷区域上。

其中，工作流体可以是水、煤油、乙醇、甲醇或丙酮中的任一种。

参阅图6，在另一种实施例中，一种制作前述任一实施例的平板热管结构的制造方法，包括以下步骤：

S1、提供所述蒸发端盖板1与所述冷凝端盖板3；

S2、在所述蒸发端盖板1上一体烧结成型所述第一多孔毛细结构层2；

S3、在所述冷凝端盖板3上一次性一体烧结成型所述第二多孔毛细结构层4以及多孔毛细支撑回水结构5；

S4、将所述蒸发端盖板1与所述冷凝端盖板3组合成腔体，其中所述第一多孔毛细结构层2与所述多孔毛细支撑回水结构5的凸起前端经烧结连接为一体；

S5、在所述腔体内填充所述工作流体；

S6、对所述腔体作抽真空密封处理。

在优选的实施例中，步骤S3包括以下步骤：

提供具有多个用于形成所述多孔毛细支撑回水结构5的孔穴7的烧结模具6；

在所述烧结模具6的所述孔穴内填充用于烧结成型所述多孔毛细支撑回水结构5的材料；

在所述烧结模具6上覆盖用于烧结成型所述第二多孔毛细结构层4的材料，并在其上进一步覆盖所述冷凝端盖板3，然后进行一次性一体烧结。

在优选的实施例中，所述用于烧结成型所述多孔毛细支撑回水结构5的材料为铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料。

在优选的实施例中，所述用于烧结成型所述第二多孔毛细结构层4的材料为金属编织网和/或铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料。

在优选的实施例中，所述烧结模具为石墨烧结模具。

以下具体实例进一步描述冷凝端盖板3与第二多孔毛细结构层4连同多孔毛细支撑回水结构5一次一体烧结成型方法，流程如下：

1.根据产品结构，准备用于烧结成型一体式第二多孔毛细结构层4连同多孔毛细支撑回水结构5的石墨烧结模具。

2.在石墨烧结模具的孔穴中填充金属粉末，铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种。

3.冷凝端盖板3固定用于成型第二多孔毛细结构层4的金属编织网和/或金属粉末。

4.将组合后的冷凝端盖板3固定在填粉后的石墨烧结模具上。

5.使用多个石墨烧结模具，重复以上步骤进行堆叠，利用下一个石墨烧结模具将上一个冷凝端盖板3压住。

6.堆叠完成后，整体翻转倒置入炉中，同时烧结多组冷凝端盖板3。

7.烧结完成，取出带有一体式第二多孔毛细结构层4连同多孔毛细支撑回水结构5的冷凝端盖板3。

本发明实施例的工作原理及优点：

当蒸发端盖板与热源接触时，热量通过蒸发端盖板均匀地传递到多孔毛细结构中，同时使吸附在多孔毛细结构中的工作流体在真空的腔体内蒸发，蒸汽迅速通过腔体内部到达冷凝端盖板释放热量，工作流体蒸汽重新冷凝为液态，通过多孔毛细结构返回蒸发端盖板，再一次吸收热源的热量，这样的一个循环使蒸发端盖板和冷凝端盖板的热量快速传递。在吸热形成工作流体蒸汽的过程中，腔体承受蒸汽的膨胀压力，需依靠多孔毛细结构与支撑柱共同所形成的骨架结构作为承托负荷，而本发明的多孔毛细支撑回水结构既作为流道，又作为支撑柱提供腔体的承托负荷。将冷凝端盖板、多孔毛细结构层与支撑回水结构一体成型，大幅提升了工作流体的循环效率，解决了传统结构回水不畅的问题。并且，制作根据本发明的平板热管结构时，可将传统的冷凝端盖板及其毛细结构烧结结合与放置支撑结构及回水结构的繁琐低效率的两个制程进行合并，大幅度降低了生产成本及提高生产效率。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种平板热管结构，包括本体，所述本体包括蒸发端盖板和冷凝端盖板，所述蒸发端盖板的周缘和所述冷凝端盖板的周缘密封连接以在所述蒸发端盖板和所述冷凝端盖板之间形成一个密封腔体，所述密封腔体填充工作流体，所述蒸发端盖板的内侧设置有第一多孔毛细结构层，其特征在于,所述冷凝端盖板的内侧设置有第二多孔毛细结构层，所述第二多孔毛细结构层上一体形成有多个朝所述蒸发端盖板凸起并连接到所述第一多孔毛细结构层的多孔毛细支撑回水结构。

2.如权利要求1所述的平板热管结构，其特征在于,所述多孔毛细支撑回水结构为圆柱型、十字型或长条型。

3.如权利要求1所述的平板热管结构，其特征在于,所述多孔毛细支撑回水结构与所述第二多孔毛细结构层是一次性一体烧结而成的。

4.如权利要求1至3任一项所述的平板热管结构，其特征在于,所述多孔毛细支撑回水结构与所述第二多孔毛细结构层是由铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料一体式烧结成型。

5.如权利要求1至4任一项所述的平板热管结构，其特征在于,多个所述多孔毛细支撑回水结构在所述第二多孔毛细结构层上等间隔排布成阵列。

6.如权利要求1至5任一项所述的平板热管结构，其特征在于,所述蒸发端盖板在所述密封腔体内的表面上具有一个向所述蒸发端盖板外表面凸出的凹陷区域，所述第一多孔毛细结构层至少部分附着在所述凹陷区域上。

7.一种制作如权利要求1至6任一项所述的平板热管结构的制造方法，其特征在于,包括以下步骤：

S1、提供所述蒸发端盖板与所述冷凝端盖板；

S2、在所述蒸发端盖板上一体烧结成型所述第一多孔毛细结构层；

S3、在所述冷凝端盖板上一次性一体烧结成型所述第二多孔毛细结构层以及多孔毛细支撑回水结构；

S4、将所述蒸发端盖板与所述冷凝端盖板组合成腔体，其中所述第一多孔毛细结构层与所述多孔毛细支撑回水结构的凸起前端经烧结连接为一体；

S5、在所述腔体内填充所述工作流体；

S6、对所述腔体作抽真空密封处理。

8.如权利要求7所述的平板热管结构的制造方法，其特征在于,步骤S3包括以下步骤：

提供具有多个用于形成所述多孔毛细支撑回水结构的孔穴的烧结模具；

在所述烧结模具的所述孔穴内填充用于烧结成型所述多孔毛细支撑回水结构的材料；

在所述烧结模具上覆盖用于烧结成型所述第二多孔毛细结构层的材料，并在其上进一步覆盖所述冷凝端盖板，然后进行一次性一体烧结。

9.如权利要求7所述的平板热管结构的制造方法，其特征在于,所述用于烧结成型所述多孔毛细支撑回水结构的材料为铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料，所述用于烧结成型所述第二多孔毛细结构层的材料为金属编织网和/或铜粉、铝粉、镍粉及碳纳米粉中的任一种粉料。

10.如权利要求7或8所述的平板热管结构的制造方法，其特征在于,所述烧结模具为石墨烧结模具。